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第 1 页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 1 次课 2 学时注：本页为每次课教案首页上次课复习：本次课题（或教材章节题目）：绪论 §1.1 磁路的基本定律教学要求： 掌握磁路中的几个基本定律重 点： 磁路中的几个基本定律难 点： 磁路中的几个基本定律教学手段及教具： 讲授讲授内容及时间分配：绪论 35 分 基本定律 50 分 小结 5 分课后作业1-1 1-2参考资料1.许实章主编. 电机学. 机械工业出版社 2.章明涛主编.电机学（上、下册）.科学出版社第 2 页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸绪论绪论 （introductionintroduction）一、电机及电机学概念（electric machine and electric machine theory concept）1.电机定义：是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。2.电机分类：（按运动方式分类）静止电机-变压器 电机直流电机 旋转电机 交流电机 异步电机同步电机3.电机在国民经济中的作用各行各业均离不开电机，它是衡量一个国家或一个地区发达程度户发展速度快慢的一个重要指标。4.电机的发展史分为三个阶段：直流电机的产生和形成时期；1交流电机的形成和发展时期；2电机理论、设计和制造工艺逐步达到完善化的时期。35.电机学及性质：专业基础课6.本门课学习方法：抓住主要矛盾；理论联系实际；善于运用对比的方法。二、电机中的材料（materials）1.导电材料：线圈（铜、铝）2.导磁材料：铁磁材料（重点介绍）3.结构材料：铸铁、铸钢和钢板等4. 绝缘材料：聚酯漆、环氧树脂、玻璃丝带、电工纸、云母片等（A、E、B、F、H、C）第二章 磁 路§1.1 电机中的基本电磁定律(basic electromagnetic laws)1. 磁路的概念磁路-磁通所经过的路径称第 3 页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸主磁通-通过我们所需要回路的磁通称漏磁通-通过我们不需要回路的磁通称主磁路-主磁通所经过的回路称漏磁通-漏磁通所经过的回路称直流磁通-直流电流产生的磁通称交流磁通-交流电流产生的磁通称直流磁路-直流磁通所经过的路径称交流磁路-交流磁通所经过的路径称2. 磁路中的基本定律全电流定律安培环路定律 (law of total current)举例：P12 LH dli ?工程上： 线圈：IHl NIHl* 电流方向的判断：磁路的基尔霍夫第一定律： （电路中： ）0 0i*说明磁通是连续的。磁路的基尔霍夫第二定律： （电路中： ）NIHlue磁路欧姆定律： （电路中： FSl RFmSlRmRui=R=l Sl S）*铁磁材料的不为常数。mR3.补充：电磁感应定律 (electromagnetic inductive law)1dtdNdtde变压器电动势：同上；运动电动势：Blve *判断方向：右手定则电磁力定律：2Bilf *判断方向：左手定则（主要用于分析旋转电机的电磁转矩）第 4 页例 1-1河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 2 次课 2 学时注：本页为每次课教案首页上次课复习：安培环路定律 基尔霍夫磁路定律本次课题（或教材章节题目）： §1.2 常用铁磁材料及其特性 §1.3 磁路的计算教学要求： 1、了解常用的铁磁材料 2、掌握常用铁磁材料的特性和磁路的计算方法重 点： 1、常用铁磁材料的特性 2、磁路的计算难 点： 常用铁磁材料的特性教学手段及教具： 讲授讲授内容及时间分配：复习： 5 分§1.2 常用铁磁材料及其特性 40 分§1.3 磁路的计算 40 分小结 5 分课后作业1-3 1-4 1-5参考资料1.许实章主编. 电机学. 机械工业出版社 2.章明涛主编.电机学（上、下册）.科学出版社第 5 页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸§1.2 常用的铁磁材料及其特性常用的铁磁材料及其特性1、铁磁物质的磁化铁磁材料-包含铁、钴、镍以及他们的合金的材料称磁化-铁磁材料在外界磁场的作用下呈现很强的磁性，这种现象称磁化式铁磁材料的特性之一磁化后其导磁能力为空气的导磁能力 20006000 倍2、磁化曲线和磁滞回线a、起始磁化曲线（分为四段）开始磁化时， 外磁场较弱，磁通密度增加较慢随着磁场的增强，材料内大量磁畴开始转向趋于外磁场方向，使 B 增加很快。当外磁场继续增大时，大部分磁畴以趋于一致，可转向得越来越少，使 B 的增加变慢。达到饱和以后，曲线变平，因为这时基本上没有可转向的磁畴了，此时 B=0H磁化曲线开始拐弯的点称为膝点。 见图 17b、磁滞回线将铁磁材料进行周期性磁化便得到图 1-8 中的 abcdefa 曲线，当去掉外磁场后，铁磁材料仍保留一定的磁密，称为剩磁 Br。为去掉剩磁 Br，需要加一定的反向外磁场，此反向外磁场强度称为矫顽力 Hc。Br 和 Hc 是两个重要参数，Hc 落后 Br 的特性称为磁滞，呈现磁滞现象的回线称为磁滞回线。磁滞现象是铁磁材料的另一个特性。基本磁化曲线 可表示为：)(HfB 将各磁滞回线的顶点连接起来所得的曲线，称为基本磁化曲线。3、铁磁材料铁磁材料 软磁材料：高，小，磁滞回线窄而长，如：铸钢、硅钢、坡莫rB合金，制作电机铁心；硬磁材料： 不高，Br 大，磁滞回线宽而胖，制造永久磁铁；第 6 页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸4、铁心损耗磁滞损耗：磁畴之间产生摩擦而产生的，2 mhfBp 涡流损耗：涡流与铁心电阻相作用产生的损耗，见图 1-12 emFeRdBfp/222铁损：磁滞损耗+涡流损耗，23 . 1 mfeBfp§1.3 磁路的计算磁路的计算1、直流电路的计算通常先给出 计算所需的励磁磁动势 F 根据匝数，求电流。也有个别的计算是逆运算 a、简单串联磁路的计算：特点：磁路中各处磁通 相同，但由于各段磁路面积不同，磁密也不一样，故应先求各段的磁压降，然后相加便得到所需的磁动势 F。见 P21 例 1-2b、简单磁路并联特点：总磁通为各支路磁通之和以 P21 例 1-3 为例说明。2、直流电机的空载磁路和磁化曲线空载磁路及其计算：由图 1-15a 可见，总磁通可分为主磁通 0和漏磁通 f， （约占 0的 1525%）即：m=0+f由图 1-15a 可见，四极电机有四条并联支路，每条支路由五段组成：主磁极铁心 1定子磁轭 气隙 电枢齿 电枢铁心2345当选定某一回路后，根据各段的磁通和截面积，算出各段的磁密 Bk，再根据所用材料的基本磁化曲线，查的相应的磁场强度 Hk，根据算出 F0即可。0 1FHnk k kl第 7 页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 3 次课 2 学时上次课复习：本次课题（或教材章节题目）：§2.1 变压器的基本结构和额定值 §2.2 变压器的空载运行教学要求： 1、了解变压器的基本结构 2、掌握变压器空载运行时各物理量之间的关系重 点： 变压器的空载运行难 点： 变压器的空载运行教学手段及教具： 讲授、 实物 讲授内容及时间分配：§2.1 变压器的基本结构和额定值 30 分 §2.2 变压器的空载运行 55 分小结 5 分课后作业 2-1 参考资料1.许实章主编. 电机学. 机械工业出版社 2.章明涛主编.电机学（上、下册）.科学出版社第 8 页注：本页为每次课教案首页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第二章第二章 变压器变压器 （transformertransformer）1.1.变压器的定义：它是一种静止的电机，通过线圈间的电磁感应电磁感应关系，将某一等级的交流电压转换为同频率同频率的另一等级的交流电压。2.2.变压器的用途：变换电压、电流、阻抗、耦合、隔离等3.3.电力变压器：用于电力系统升、降电压的变压器。§2.1 变压器的基本结构和额定值变压器的基本结构和额定值（basicbasic structurestructure andand sumsum ofof transformertransformer）一、基本结构（basicbasic structurestructure）1.铁心：构成主磁路，机械骨架，由硅钢片迭成材料：0.35mm 厚涂有绝缘漆膜的硅钢片，导磁性能好，可减少铁损；铁心形状：矩形、十字形等；迭片方式：交迭式迭装2.线圈：导电部分，铜线或铝线*为便于线圈和铁心绝缘，低压靠近铁心柱在里面，高压在外面；线圈在铁心上排列方式： 同心式交迭式3.油箱和冷却装置：*变压器油的作用：绝缘和冷却4.绝缘套管：用于引线5.保护装置和其他二、变压器的分类（classificationclassification ofof transformertransformer）1. 按用途分：升压、降压变压器；2. 按相数分：单相、三相变压器；3. 按线圈数：双线圈、三线圈、自耦变压器；4. 按铁心结构：心式、组式变压器；第 9 页5. 按冷却介质和冷却方式：油浸式、干式、风冷式变压器等；河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸6. 容量大小：小型、中型、大型、特大型变压器。三、额定值：三、额定值：( (The sum settles a value) )：铭牌规定在额定使用条件下所输出的视在功率。NS：指变压器长时间运行所承受的工作电压。 （三相为线电压）NU：规定加在一次侧的电压；NU1：一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。NU2：变压器额定容量下允许长期通过的电流有和（三相为线电流） 。NINI1NI2：我国工频：50Hz；Nf还有额定效率、温升等额定值。单相变压器的关系式：NNNIUS三相变压器的关系式：NNNIUS3*：对于双线圈变压器一、二次侧的额定容量相等。 （由于其效率高）四、四、举例：一台 Y,d11 联接的三相变压器，额定容量为 3150kVA,U1N/U2N=35/6.3kV,求： 变压器一、二次额定电压和额定电流？变压器一、二次线圈的额定电压和额定电流？*思考题：原边加直流电压是否可以？为什么？§§2.22.2 变压器的空载运行变压器的空载运行（no-loadno-load operationoperation ofof singlesingle phasephase transformertransformer）1. 从空载和负载运行时的电磁关系出发，导出基本方程式、等效电路和相量图；2. 分析稳态运行性能（电压变化率、损耗和效率）*适用于三相变压器的对称运行。一、电磁现象（一、电磁现象（electromagneticelectromagnetic phenomenonphenomenon）第 10 页1. 空载定义：02 I河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸2. 物理过程：10112211 01000144. 444. 4XIjEfNjEfNjENIFIUmm *电机中各物理量正方向的规定 3. 0和 1区别: 在性质上：0与 I0非线性关系；1与 I0线性关系；在数量上：0占 99%以上；1占 1%以下；在作用上：0传递能量的媒介；1漏抗压降。 二、空载时各物理量（physicalphysical quantitiesquantities ofof no-loadno-load）1. 原边电压：变压器一次线圈所接的电网电压；1 U2. 空载电流：0 I 作用：一是用来激磁，产生主磁通；二是供空载损耗。 组成：raIII000 性质：感性无功； 大小：28%；，称为激磁电流。rarIIII00000u20AXu1 i0 e1axe21第 11 页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸*为什么越小越好？0I波形：磁路饱和：尖顶波；磁路不饱和：正弦波。*实际需要：将尖顶波的空载电流等效为正弦波。3. 空载磁动势0 F建立空载磁场010 INF4. 主磁通感应的电动势设，则 tmsin0)90sin(210 11tfNdtdNem用相量表示时： mfNjE 1144. 4同理可得： mfNjE 2244. 4*结论：，在相位上滞后90°。mNNfEE)()(2121m 5. 一次漏感电动势：1E设，则 tmsin11)90sin(2111 11tfNdtdNem mfNjE11144. 4 又可得： 10.1xIjE。式中：=常数， 为一次绕组的漏电抗。mRNfx2 1 126. 一次线圈电阻压降10rI7. 空载损耗0p3 . 120fBppppmFeCuFe*空载损耗约占（0.21）%，随容量的增大在变压器中所长的比例而减小。三、空载时的电磁关系（电磁关系（electromotiveelectromotive relationshiprelationship ofof no-loadno-load）第 12 页1. 电动势平衡方程：河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸一次侧：10.1.10.10.1.1. ZIExIjrIEU忽略 I0Z1，则有： mfNEU11144. 4即 1111 44. 444. 4fNUfNEm* 结论：影响主磁通大小的因素是: 电源电压 U1、电源频率 f 和一次侧线圈匝数 N1，与铁心材质及几何尺寸基本无关。二次侧：2.20. EU2. 变比： *降压 K1；升压 K1；NN UUUUNNEEK212012121*三相变压器：Y，d 接线：NN UUK21 3D，y 接线：NN UUK213Y，y 和 D，d 接线：NN UUK213. 等效电路：令: 0.0.1. )(IjxrZIEmmm*和的物理意义；mrmx则有：0.110.10.1.1. )()(IjxrIjxrZIEUmm式中：、和随磁路饱和程度的增加而减小。mzmxmr等效电路为： 1001ZIZIUm r1 x1 0 Irmxm1 U1 E变压器空载时的等效电路由于 rmr1 ，xmx1 ，可得简化等效电路：mZIU01 第 13 页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸0 IRmXm1 U1 E变压器空载时的简化等效电路*空载电流的大小：取决于激磁阻抗的大小，从变压器运行的角度看，希望空载电流越小越好，因此变压器采用高导磁率的铁磁材料，以增大 Zm减少 I0，提高变压器的效率和功率因数。4. 相量图： 空载时的方程式：（总结）空载时的相量图：*变压器空载运行时，很低，一般在 0.10.2 之间。0cos第 14 页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 4 次课 2 学时注：本页为每次课教案首页上次课复习：空载运行时各物理量之间的关系本次课题（或教材章节题目）：§2.3 变压器的负载运行 §2.4 基本方程式、等效电路教学要求： 掌握变压器的负载运行时各物理量之间的关系，基本方程式、等效电路重 点： 变压器的负载运行时各物理量之间的关系，基本方程式、等效电路难 点： 变压器的负载运行时各物理量之间的关系，基本方程式、等效电路教学手段及教具： 讲授讲授内容及时间分配：复习 5 分§2.3 变压器的负载运行 40 分§2.4 基本方程式、等效电路 40 分小结 5 分课后作业2-2 2-3参考资料1.许实章主编. 电机学. 机械工业出版社 2.章明涛主编.电机学（上、下册）.科学出版社第 15 页2河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸§2.3§2.3 变压器的负载运行变压器的负载运行(load(load operationoperation ofof single-phasesingle-phase transformer)transformer) 一、磁动势平衡关系（magnetomotivemagnetomotive force(mmf)force(mmf) balancebalance relationshiprelationship）1. 负载运行定义：在，下，二次线圈接以负载的运行状态。NfNU12. 负载时的电磁过程单相变压器负载运行示意图11rI11111NIFIU 11 E100NIF 21 0 EE22222NIFIU 22 E22rI3. 磁动势平衡方程式：（1）磁动势形式： (或)021 FFF102112I NI NI N （2）电流形式 ：)(2 01kIII *解释方程的物理意义？若忽略 I0，则有： 注意大小和相位。12211 NN KII0u2AXu1 i0 e1axe2i21第 16 页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸 §2.4 基本方程和等效电路一、基本方程11.1.11.11.1.1. ZIExIjrIEU.222222222UEI rj I xEI Z102211NININI KNN EE2121mZIE01 LZIU2.2. 二、折算（conversionconversion）1. 折算目的：获得等效电路；简化计算；画相量图2. 折算方法：N2=N1 3. 折算原则：和二次侧的各功率保持不变'22 FF4. 折算的物理量：二次侧电流：I2=I2/k二次侧电动势的折算：E2=kE2 E2=kE2 U2=kU2二次侧阻抗的折算： R2=k2R2 X2=k2 X2 RL=k2RL XL=k2XL 5. 折算后的方程：11112222121201022mLUEI ZUEIZEEIIIEI ZUIZ 第 17 页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸三、等效电路和相量图（equivalentequivalent circuitcircuit andand phasorphasor diagramdiagram）1.“T”形等效电路和相量图“T”形等效电路r1 X1 r2 X2 1 I2I0 Irm Xm ZL 1 U12EE 2U相量图2.近似等效电路一般I1NZ16 时，效果已不明显，一般取 q6。改善主极磁场分布改善主极磁场分布 3 3尽可能使气隙磁场接近正弦波，为此在凸极同步发电机中，极靴的宽度与极距之比在 0.70.75 之间。最大气隙与最小气隙之比为 1.5。以上办法主要是消除或削弱一般的高次谐波。采用斜槽采用斜槽4 4主要是用来消除齿谐波由图 4-15 可知，在一个齿距内次谐波变化一次，为消除齿谐波可采用斜槽，并且使斜过的距离恰好等于一个齿距，如图 4-19，这样在一个导体内的两段中所产生的齿谐波电动势的方向相反，互相抵消，就可以消除齿谐波，当然对基波也有一定的削弱作用，但并不明显。其它措施其它措施5 5在多极低速同步电机中，常采用分数槽绕组来削弱谐波电动势，特别是齿谐波电动势。在小型电机中常采用半闭口槽，在中型电机中采用磁性槽楔，来减弱齿谐波。在采用正数槽的中、大型同步发电机中，适当的选择转子上的阻尼绕组的节距以削弱齿谐波。第 75 页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 21 次课 2 学时第 76 页注：本页为每次课教案首页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸§4.7 通有对称三相电流时三相绕组的磁动势通有对称三相电流时三相绕组的磁动势一、三相绕组的基波合成磁动势一、三相绕组的基波合成磁动势上次课复习：谐波的产生和削弱的方法本次课题（或教材章节题目）：§4.7 通有对称三相电流时三相绕组的磁动势 教学要求： 1、掌握三相绕组的磁动势的产生原理2、重 点： 用解析法分析三相绕组的磁动势的产生原理难 点： 三相绕组的磁动势的产生原理教学手段及教具： 讲授讲授内容及时间分配：复习 10 分用解析法分析三相绕组的磁动势的产生原理 30 分用图解法分析三相绕组的磁动势的产生原理 30 分三相合成词动势中的高次谐波 15 分小结 5 分课后作业4-16 4-21参考资料1.许实章主编. 电机学. 机械工业出版社 2.章明涛主编.电机学（上、下册）.科学出版社第 77 页图 4-25 表示一台三相交流电机的定子绕组，为分析方便，设三相绕组为集中绕组，且在空间上互差 1200点角度。若在三相绕组中通有对称正序电流，即：各绕组的基波合成磁动势将如何呢？Ao Bo Ci2I costi2I cos( t-120 )i2I cos( t-240 )1、解析法分析、解析法分析以 A 相绕组的轴线为坐标原点，则各相绕组产生的基波此时为：A11s0o B11s0o C11sfF coscostfF cos(120 )cos( t-120 )fF cos(240 )cos( t-240 )由于三相绕组的基波合成磁动势是由三相绕组的磁动势共同产生的，故：0o 1sA1B1C11s1s0o 1s111 1s1s1s222111oo 1s1s1s2223 2f (,t)=f+ffF coscost+F cos(120 )cos( t-120 )F cos(240 )cos( t-240 )F cos( t)F cos( t)F cos( t)F cos( t240 )F cos( t)F cos( t120 )F1s1scos( t)F cos( t)式中：33W1W1 1122NNkkFF0.9I1.35Ipp 由上式可见：当 t =0 时，f1(,t)= ，当 t = t 时，f1(,t)= ,比较二式1sFcos(-)1sFcos( t-) 可知：磁动势的幅值没有变，但随着时间 t 的推移，磁动势向前推进了一个 （=t） ，随着时间的推移， 角不断增大，即磁动势波不断地向前移动，由于定子内腔为圆柱形，所以实质上是一个沿着气隙圆周连续移动的旋转磁动势波。s1(,t) f那么，移动的速度如何呢？ s1(,t) f磁动势向前推进的角度 =t，将 对时间求导数得：河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸dd t dtdt说明：磁动势波推移的角速度与交流电流的角频率相等。第 78 页由于一转为 p*2 电弧度，所以用转速表示时，旋转磁动势的转速为：sf60fn(r/s)(r/min)np 2pp ?恰好等于同步转速。从上式还可以看出，当某向电流达到交流的最大值时，基波合成旋转磁动势的幅值就将与该相绕组的轴线重合。例如：t=0 时，A 相电流达到最大值，基波合成磁动势为：f1=F1cos(-s)可见合成磁动势的幅值位于 s=0 处，即在 A 相绕组的轴线处。当 t=1200时，B相电流达到最大值，基波合成磁动势为：f1=F1cos(1200-s) 同理 C 相也是如此。以上分析表明：对称三相绕组中通有三相对称电流时，基波合成磁动势是一个正弦分布，以同步转速向前推移的正向（A B C）旋转磁动势波。合成磁动势的幅值为单相磁动势幅值的 3/2 倍。2、图解法、图解法由于三相绕组的基波磁动势为正弦波，故可用矢量来表示。ABCFFF、用图解法表示时，设：电流为正时，从尾端流入，首端流出分别讨论 t=00, t=600, t=1200, t=1800, t=2400时的情况。见图 4-28 所示。由以上分析可知，当在对称的三相绕组中通有对称的三相正序电流时，便产生了正序的旋转磁场；反之，若通有对称的三相对称的逆序电流时，便会产生了正序的旋转磁场。二、三相合成磁动势中的高次谐波二、三相合成磁动势中的高次谐波同理，把 A、B、C 三相绕组所产生的 次谐波磁动势相加，可得三相的 次谐波合成磁动势，即：sAsBsCss0o0o ssf (,t)=f,t)+f(,t)f(,t)Fcoscost+Fcos (120 )cos( t-120 )Fcos (240 )cos( t-240 ) （第 79 页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸经过运算可知：1、当 =3k(k=1，3，5，)，即 =3，9，15，时，f=0说明对称三相合成的磁动势中不存在 3 次以及 3 的倍数次谐波。2、当 =6k+1(k=1，2，3，)，即 =7，13，19，时，3 s2fFcos( t)此时合成磁动势是一个正向旋转，转速为ns /，幅值为的旋转磁动势。3 2F3、当 =6k-1 (k=1，2，3，)，即 =5，11，17，时，3 s2fFcos( t+)此时合成磁动势是一个反向旋转，转速为ns /，幅值为的旋转磁动势。3 2F在同步电机中，谐波磁动势所产生的磁场可在转子表面产生涡流损耗，引起转子发热，效率降低。在感应电机中，谐波磁场还会产生一定的寄生转矩，影响电机的起动性能，有时会使电机根本不能起动或达不到正常转速。因此，必须设法抑制谐波磁动势，为此线圈的节距最好选择在（0.80.83） 之间。第 80 页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 22 次课 2 学时注：本页为每次课教案首页上次课复习：用解析法分析和图解法分析三相绕组的磁动势的产生原理 本次课题（或教材章节题目）：§5.1 感应电机的结构和运行状态. §5.2 三相感应电动机的磁动势和磁场教学要求： 1、了解感应电机的结构，理解空载运行时的磁动势2、掌握感应电机的运行状态重 点： 感应电机的运行状态难 点： 感应电机的运行状态，空载运行时的磁动势教学手段及教具： 讲授、教具讲授内容及时间分配：复习用解析法和图解法分析三相绕组的磁动势的产生原理 5 分感应电机的结构 25 分感应电机的运行状态 30 分空载运行时的磁动势 25 分小结 5 分课后作业参考资料1.许实章主编. 电机学. 机械工业出版社 2.章明涛主编.电机学（上、下册）.科学出版社第 81 页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第五章第五章 感应电机感应电机前言前言：定义：异步电机（也叫感应电机）是一种交流旋转电机，它的转速除与电网频率有关外，还随负载而变。应用：主要作电动机使用，如：机床；水泵；家用电器；它的功率因数永远是滞后的。§5.1 感应电机的结构和运行状态感应电机的结构和运行状态1、感应电机的结构感应电机的结构一、基本结构(basic(basic structure)structure)1. 定子： 定子铁心：磁路一部分，作用：导磁； 固定定子绕组。定子槽形有：半闭口槽（用于小型电机） ，半开口槽(中型电机） ，开口槽（大型电机） 。(stator) 定子绕组：电路一部分，是进行能量转换的主要部分，材料：铜线机 座 ：固定和支撑定子铁心，用铸铁制成。2. 转子： 转子铁心：磁路一部分, 作用是导磁，支撑转子绕组， 为了减小激磁电流和减小铁耗,采用硅钢片 0.5mm ，(rotor) 笼型绕组 铜条 大中型电机转子绕组： 铸铝 小型电机绕线式绕组-与定子一样用三相绕组接成星型，通过滑环和电刷引出，外接电阻或其它设备。转 轴 3. 气隙(gap)：对于中小型异步电机，Im但易发生扫膛现象,NcosIm 气隙一般为 0.22mm；为了降低电机的空载电流和提高电机Ncos的功率因数，气隙应尽可能小。二、二、感应电机的运行状态感应电机的运行状态感应电机是利用电磁感应原理，通过定子三相电流产生旋转磁场，并与转子绕组中的感应电流相互作用产生电磁转矩，以进行能量转换。在正常情况下，转子的转速总是略高于或略低于旋转磁场的转速（即同步转速） ，因此感应电机又称为“异步电机” ，为衡量“异步”程度的大小，引入转差率：ssnnsn起动瞬间：n=0,S=1； 理想空载：nn1，s0； 正常运行：SN=0.010.06；第 82 页n=(1-S)n1 河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸1、电动机状态、电动机状态设定子电流产生的旋转磁场为逆时针方向，根据右手定则，可判断出转子中产生的感应电流的方向，再根据左手定则即可判断转子的转向与旋转磁场的方向一致。在此过程中，若，则旋转磁场和转子之间没有相对运动，就不会产生电磁转矩，转子就sn=n不可能运动；若，由于没有给转子上施加动力，因此这种情况是不可能的，sn>n因此只有满足 才是可能的，此时电磁转矩为拖动转snn>0 0 n电机所产生的电磁转矩为制动性质的转矩，为使转子继续转动原动机的驱动转矩必须克服制动性质的电磁转矩，故转子必须从原动机输入机械功率，通过电磁感应从定子上输出电功率，此时电机处于发电机状态。3、电磁制动若由其它外因使电机的转子逆着旋转磁场旋转（n1，由右手和左手定则可知，电机的电磁转矩为制动性质的转矩。此时电机处于电磁制动状态。状态电动机发电机电磁制动n 与 s 关系nn1, s1E1反电动势电源电动势反电动势Tem驱动制动制动能量转换电能机械能原动机机械能电能电+机械能内部损耗（短路）三、型号和额定值(type(type andand ratedrated values)values)1.型号例如：Y 112S-6极数 6 极短机座规格代号：中心高 112mm产品代号：异步电动机第 83 页2.额定值 河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸额定功率 PN: 电动机在额定情况下运行，由轴端输出的机械输出的机械功率，单位为 W，kW。额定电压 UN: 电动机在额定情况下运行,施加在定子绕组上的线电压线电压，单位为 V。额定频率 fN：50Hz。额定电流 IN：电动机在额定电压、额定频率下轴端输出额定功率时，定子绕组的线电线电流流，单位为 A。额定转速 nN：电动机在额定电压、额定频率、轴端输出额定功率时，转子的转速，单位为 r/min。其他额定值 N N (或 N)其他数据:绝缘等级:A,E,B,H,F(极限工作温度:105,120,130,155,180)防护等级:IP23-防护式,IP44-封闭式(分别表示防尘,防水)工作制:S1-连续工作制;S2-段是工作制;S3-断续周期工作制接法:(Y 或).对于三相异步电动机，额定功率：NNNNNIUPcos3对于 380V 低压异步电动机，则有：一个千瓦两个电流：12NNPI3.接线对于三相异步电动机定子绕组可以接成星形星形或三角形三角形。定子接线方式：Y 接 D 接第 84 页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 23 次课 2 学时注：本页为每次课教案首页上次课复习：电机的三种运行状态空载运行时的磁动势本次课题（或教材章节题目）：§5.2 三相感应电动机的磁动势和磁场 教学要求： 1、理解空载运行时的磁动势和磁场2、掌握负载运行时转子磁动势的频率、转子反应、磁动势方程重 点： 负载运行时转子磁动势的频率、转子反应、磁动势方程难 点： 负载运行时转子磁动势的频率、转子反应、磁动势方程教学手段及教具： 讲授讲授内容及时间分配：复习 5 分空载运行时的磁动势和磁场 30 分负载运行时转子磁动势的频率、转子反应、磁动势方程 50 分小结 5 分课后作业参考资料1.许实章主编. 电机学. 机械工业出版社 2.章明涛主编.电机学（上、下册）.科学出版社第 85 页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸§5.2 三相感应电动机的磁动势和磁场三相感应电动机的磁动势和磁场一、 空载运行时的磁动势和磁场空载运行时的磁动势当在定子的三相绕组中通以三相正序电流时，便产生了正向旋转磁动势 F，在 F 作用下，便产生了气隙主磁场 Bm，它以同步转速旋转，并切割转子绕组，在转子绕组中产生感应电动势，并继而产生感应电流和电磁转矩，使转子转动起来。由于是空载，故转子的转速非常接近同步转速，使转子电流很小，可近似认为 I2=0,因此空在运行时，定子磁动势 F1基本上就是产生气隙主磁场的激磁磁动势 F1m，相应的钉子的空载电流就近似等于激磁电流。10I mI当考虑铁心损耗时，Bm 在空间上比 Fm 滞后一个贴心损耗角 Fe，见图 5-6以上过程可与变压器的情况相比，是类似的。主磁通和激磁阻抗主磁通和激磁阻抗气隙的主磁场以同步转速旋转时，会在定子绕组中产生感应电动势1E111W1mEj4.44f N k